JP2008224740A - 光変調デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板1と該基板に形成された光導波路13と、電圧を印加するための電極14とを備え、該光導波路は、該電極に電圧を印加することにより屈折率が変化する相互作用光導波路13a、13bと、変調された光が出力される出力用光導波路13cとを有する光変調デバイスにおいて、前記相互作用光導波路が少なくとも2つの曲率半径(R1、R2)の異なる曲線からなり、該曲率半径のうち最も大きな円を描いた場合に、該円の中に最も小さな曲率半径R2の円の中心VIが含まれている。
【選択図】図1
Description
図9は、z−カットLN基板を用いて構成した特許文献1に開示された第1の従来技術のLN光変調器についての斜視図であり、図10は図9のA−A'線における断面図である。
第1の従来技術をさらに高性能化するために特許文献3、特許文献4に提案されたリッジ構造を第2の従来技術として図11、図12に示す。ここで、8aは中心導体4aの下のリッジ、8bは接地導体4bの下のリッジ、8cは接地導体4cの下のリッジ、9はSiO2バッファ層である。10aはリッジ8a、8b間の空隙、10bはリッジ8a、8c間の空隙である。
図1に本発明における第1の実施形態の光導波路13を示す。13a、13bは高周波電気信号と光導波路を伝搬する光が相互作用するリッジ構造の相互作用光導波路であり、図1においてz−カットLN基板1の四隅を曲線で、また各辺に対向して直線としてもよいが、説明の簡単のために大部分が曲線により形成されているとする。また、VIIは光導波路3の分岐部、VIIIは光導波路の合波部、13cは出力用光導波路である。なお、相互作用光導波路13a、13bの形状は例えば螺旋や楕円など、円弧以外の曲線でも良いが、ここでは説明を簡単にするために円弧とする。
図4に本発明の第2の実施形態を示す。本実施形態では図1に示した第1の実施形態における光導波路の交差部III、即ち相互作用光導波路13a、13bの長さを同じにするために設けた光導波路の交差部は存在しない。前述のように、円の外側の相互作用光導波路13bは円の内側の相互作用光導波路13aよりも長くなる。そこで、進行波電極14を主眼として示した図5からわかるように、領域IXにおいて中心導体14aから出てくる電気力線が相互作用光導波路13bに作用しないように、中心導体14aを相互作用光導波路13bの直上からずらして配置している。これにより高周波電気信号と光が相互作用する長さを相互作用光導波路13aと13bにおいて等しくしている。こうすることにより、LN光変調器としての適切なチャープ特性を確保できる。
図6には本発明の第3の実施形態を示す。この実施形態では、相互作用領域IVの曲線の中心VIと相互作用領域IIの曲線の中心Vは一致しており、相互作用光導波路13a、13bの全体のパターンはこの曲線の中心VIとVに対して点対称な構造となっている。
図7には本発明の第4の実施形態として、図1と図2に示した本発明の第1の実施形態を用いて電気的終端の搭載法を示す。ここで、15は光変調器モジュールの筐体である。16は進行波電極14に接続された電気的終端であり、17は金属板やメタライズした絶縁体板からなる搭載板である。電気的終端16は高周波電気信号をジュール熱に変換するので発熱する。そこで、z−カットLN基板1の上に搭載せずに、図7のように別体の搭載板17を設けることにより、その熱がz−カットLN基板1に伝わらないようにした。つまり、搭載板17は放熱板の役割も兼ねている。なお、搭載板17が進行波電極14を伝搬する高周波電気信号に影響しないように、搭載板17の裏面と進行波電極14の上面には例えばミリオーダーと充分な距離を設けている。
図8には本発明の第5の実施形態として、同じく図1と図2に示した本発明の第1の実施形態を用いて電気的終端16の別の搭載法を示す。ここで、絶縁体からなる搭載板18に形成した電気的線路19a、19b、19cを介して電気的終端16は進行波電極14と接続されている。この方法でも、電気的終端16において発生した熱はz−カットLN基板1に伝わることはなく、筐体15に放熱されている。なお、この第5の実施形態においても、搭載板18が進行波電極14を伝搬する高周波電気信号に影響しないように、搭載板18の裏面と進行波電極14の上面にはミリオーダーの充分な距離を設けている。
以上において光変調器を例にとり説明したが、本発明は光の入力、あるいは光の出力が2本以上の光導波路からなる光スイッチなど、その他の光変調デバイスにも適用可能である。また光導波路の形成法としてはTi熱拡散法の他にプロトン交換法など光導波路の各種形成法を適用できるし、バッファ層としてAl2O3等のSiO2以外の各種材料も適用可能である。
2、9:SiO2バッファ層
3、13:マッハツェンダ光導波路(光導波路)
3a、3b、13a、13b:相互作用光導波路
13c:出力用光導波路
4、14:進行波電極(電極)
4a、14a:中心導体
4b、4c、14b、14c:接地導体
5:Si導電層
6:高周波(RF)電気信号給電線
7:高周波(RF)電気信号出力線
8a:中心導体4aの下のリッジ
8b:接地導体4bの下のリッジ
8c:接地導体4cの下のリッジ
10a、10b:リッジ間の空隙
12a、12b:電気力線
15:筐体
16:電気的終端
17、18:搭載板
R1、R2:曲率半径
VI:中心
Claims (11)
- 基板と該基板に形成された光導波路と、電圧を印加するための電極とを備え、該光導波路は、該電極に電圧を印加することにより屈折率が変化する相互作用光導波路と、変調された光が出力される出力用光導波路とを有する光変調デバイスにおいて、
前記相互作用光導波路が少なくとも2つの曲率半径の異なる曲線からなり、該曲率半径のうち最も大きな円を描いた場合に、該円の中に最も小さな曲率半径の円の中心が含まれていることを特徴とする光変調デバイス。 - 前記相互作用光導波路が2本の相互作用光導波路からなり、前記相互作用光導波路の屈折率が変化する部分の長さが互いに等しいことを特徴とする請求項1に記載の光変調デバイス。
- 前記2本の相互作用光導波路が互いに交差していることを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調デバイス。
- 前記2本の相互作用光導波路が互いに交差せず配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調デバイス。
- 前記相互作用光導波路で形成されている曲線のうち、最小の曲率半径からなる曲線の円周上の中心の外側に、前記相互作用光導波路が存在することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光変調デバイス。
- 前記出力用光導波路が前記相互作用光導波路と交差していることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光変調デバイス。
- 前記出力用光導波路が前記相互作用光導波路と交差しないように配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光変調デバイス。
- 前記相互作用光導波路のパターンが、前記相互作用光導波路についてのパターンの全体の配置の中心に対して点対称であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の光変調デバイス。
- 前記光導波路がマッハツェンダ光導波路を構成していることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の光変調デバイス。
- 前記相互作用光導波路の少なくとも一部がリッジ構造であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の光変調デバイス。
- 前記相互作用光導波路の近傍の少なくとも一箇所の基板が薄くなっていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の光変調デバイス。
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